“蛟龍號”探海為何難

2012年6月24日，隨著“蛟龍號”成功突破7000m深度，我們中國人“可上九天攬月。可下五洋捉鱉”的浪漫主義理想變為現實。那么“蛟龍號”是如何成功抵抗巨大水壓的呢？

在深海中，水的壓強是非常大的。根據液體壓強公式p=ρ液gh可以知道，10m深的海水造成的壓強就相當于標準大氣壓。可以計算出在平均深度約為3680m的海底。海水產生的壓強約為368倍的標準大氣壓，這大概相當于在你的指甲上放置一輛小汽車時你所承受的壓強，這對任何人造的潛水器來說都是一個巨大的挑戰！

要想安全地到達深海，首先要解決的是“蛟龍號”上各必要裝置的設計，如推進器、機械手、攝像機、照相機、深度計、水下電機等，這些在陸地上相當成熟的設備。到了水下就需要具備體積小、質量小、耐高壓、耐滲漏和抗腐蝕等特性。科學家和工程師們利用高強度的合金材料替代傳統的金屬材料。并重新設計了各設備的零件，從設備本身的強度和設備之間的組合方式兩個方面系統地提升了“蛟龍號”各部分的耐高壓、耐滲漏性，并有效地減小了設備的體積與質量。

其次，為進一步保證潛水員的安全。“蛟龍號”還有一個由新型復合材料制造的蛋殼結構“防護罩”。例如北京火車站、人民大會堂、悉尼歌劇院等許多大建筑物的屋頂都運用了蛋殼結構的設計，蛋殼結構的優點是可以把受到的壓力均勻地分散到殼體的各個部分，減小局部受到的壓力，增大整體的穩定性。

除了這些，“蛟龍號”還有一個神奇的“眼睛”——壓強傳感器，這個“眼睛”可以實時監測艙內外壓強的細微變化，并將這些變化轉換為精確的電信號，然后傳輸到計算機中。由計算機按照設定好的程序配合氣體壓縮系統進行調整，保持艙內氣壓穩定，為潛水員提供一個安全、穩定的生活和科研環境。

在物理學習中我們知道，通過分析實驗數據尋找普遍規律，是研究物理問題的常用方法。在規律性實驗中，通過一兩次實驗數據得到的結論往往不夠準確、全面，具有偶然性，而多次實驗探究出的規律具有普遍性。所以為了探尋相關實驗的普遍規律，防止以偏概全，排除由于實驗次數過少導致得出的結論具有偶然性的情況，需要在不同條件下多次測量進行實驗。“蛟龍號”在下水前，我們的科學家和工程師對載人艙進行了多次不同條件的測試，通過控制變量法、類比歸納法等物理實驗方法，測得載人艙承壓過程中的應力、體積收縮率與極限載荷等關鍵參量，根據實驗反饋的數據對“蛟龍號”的設計和組裝等各個環節進行了多輪優化。通過總體優化與集成創新，我國研制的“蛟龍號”創造了7062m作業型載人潛水器最大潛深紀錄。作業能力可以覆蓋99.8%的全球海洋面積。

“蛟龍號”成功的例子再一次告訴我們。人類的發展離不開物理學知識體系的支撐。希望同學們可以在物理學習中體會認識世界的科學方法，敢于應用所學知識化身“蛟龍”，遨游星辰大海。